[發明專利]一種用于實時圖像增強的圖像自適應增強算法

有效

• 申請號: 202110294162.0
• 申請日: 2021-03-19
• 公開（公告）號: CN112991240B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發明（設計）人: 張艷超;余毅;高策;唐伯浩;齊東浩;宋聰聰;劉晏瑞;張馨元;徐嘉興
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G06T5/40
• 分類號: G06T5/40;G06T5/00
• 代理公司: 長春眾邦菁華知識產權代理有限公司 22214
• 代理人: 張偉

本發明涉及一種用于實時圖像增強的圖像自適應增強算法，包括：獲取當前幀待處理的灰度圖像；基于迭代算法自動計算灰度圖像對應的灰度直方圖的有效灰度級閾值；根據有效灰度級閾值對灰度直方圖進行灰度等間距密度均衡變換，在變換過程中，計算灰度級在增強后圖像對應的映射灰度值時，對灰度級等間距重排后的間距進行閾值限制以及對映射灰度值進行灰度偏置校正，灰度等間距密度均衡變換完成后得到灰度圖像對應的增強后圖像。本發明算法的適應性好，在不同條件下均能夠取得較為理想的增強效果；對于連續圖像序列，能夠較好的避免圖像內小范圍的局部變化對整體增強效果的干擾影響，具有良好的增強效果連貫性和抗干擾能力；運算量較低，實時性較高。

技術領域

本發明涉及圖像處理技術領域，特別是涉及一種用于實時圖像增強的圖像自適應增強算法。

背景技術

隨著監控安防設備的大規模普及，設備的應用場合日益趨于多樣化。為了保證不同觀測場景下的成像質量，實時圖像增強技術在監控設備產品競爭中發揮著越來越重要的作用。相對于單幀圖像增強技術，實時圖像增強技術在提高圖像本身成像質量的基礎上，還應考慮連續圖像序列間的連貫性、不同觀測場景間的算法適應性，以及算法的實時性。

圖像增強技術通常有兩類方法：頻率域法和空間域法。頻率域法，就是在圖像的某種變換域中(通常是頻率域)對圖像的變換值進行某種運算處理，然后再變換回空間域。由于頻率域法需要涉及兩次變換域的轉換，計算量一般較大，隨著成像設備圖像分辨率越來越高，常規的頻率域法漸漸難以滿足實時處理要求?？臻g域法，主要是在空間域中對圖像像素灰度值直接進行處理運算，因此在實時圖像增強處理中，空間域法應用較多。

典型的空間域增強方法主要有線性變換法、非線性變換法、直方圖法以及相關的衍生算法。線性變換法，各灰度級保持相同的變化率，難以突出部分重要灰度細節；其衍生的分段線性變換法，雖然可以對需要觀察的灰度級范圍進行突出處理，但是一般需要對各個分段的灰度級點進行人工設置，適應性差。非線性變換，典型的如對數變換、伽馬變換，一般是針對圖像已知的灰度級分布缺陷進行有針對性的參數設定，靈活性差。典型的直方圖均衡化法，可以實現圖像中各個灰度級的均衡呈現，但是往往會造成無用灰度級和干擾噪聲的放大。

灰度等間距密度均衡方法，也是一種直方圖增強方法，該方法的基本思想是首先去掉圖像中不存在或像素數較少的灰度級，將其他有效灰度級在灰度映射空間內重新進行等間距重排，因而該方法在保證有效灰度級得以充分擴展的同時，保持了原始圖像各灰度級的分布比例，可以有效的增強圖像對比度，因此該方法在紅外圖像、彩色圖像實時增強中均具有較好的表現。但是，灰度等間距密度均衡方法存在如下兩個缺陷：一是有效灰度級閾值選取不當而存在的圖像增強效果不連貫，二是當圖像動態范圍較窄時存在的過度增強。

發明內容

為解決目前灰度等間距密度均衡方法存在的圖像增強效果不連貫以及過度增強的問題，本發明提供一種用于實時圖像增強的圖像自適應增強算法，該算法對灰度等間距密度均衡方法進行了改進，改進后的算法能夠較好的滿足實時圖像增強處理要求。

為實現上述目的，本發明采取如下的技術方案：

一種用于實時圖像增強的圖像自適應增強算法，包括以下步驟：

步驟一：獲取當前幀待處理的灰度圖像；

步驟二：基于迭代算法自動計算所述灰度圖像對應的灰度直方圖的有效灰度級閾值；

步驟三：根據所述有效灰度級閾值對所述灰度直方圖進行灰度等間距密度均衡變換，在變換過程中，計算灰度級在增強后圖像對應的映射灰度值時，對灰度級等間距重排后的間距進行閾值限制以及對映射灰度值進行灰度偏置校正，灰度等間距密度均衡變換完成后得到所述灰度圖像對應的增強后圖像。

與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：